TWI632002B - 汙染物移除設備及方法 - Google Patents

汙染物移除設備及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI632002B
TWI632002B TW102117589A TW102117589A TWI632002B TW I632002 B TWI632002 B TW I632002B TW 102117589 A TW102117589 A TW 102117589A TW 102117589 A TW102117589 A TW 102117589A TW I632002 B TWI632002 B TW I632002B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
electrode
flow
carbon dioxide
conduit
Prior art date
Application number
TW102117589A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201400205A (zh
Inventor
史瓦森高登史考特
瓦爾吉斯艾文
巴魯克美迪
Original Assignee
瑞弗Ｎ Ｐ 股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 瑞弗Ｎ Ｐ 股份有限公司 filed Critical 瑞弗Ｎ Ｐ 股份有限公司
Publication of TW201400205A publication Critical patent/TW201400205A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI632002B publication Critical patent/TWI632002B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/04—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by a combination of operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0021—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by liquid gases or supercritical fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0064—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by temperature changes
    • B08B7/0092—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by temperature changes by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/006—Details of gas supplies, e.g. in an ion source, to a beam line, to a specimen or to a workpiece
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/335—Cleaning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

揭示一種基板乾洗設備、一種基板乾洗系統以及一種清洗基板的方法。該基板乾洗系統包括基板支座以及反應物種產生器。該反應物種產生器包括界定第一流動通道的第一管道、第一電極、面向該第一電極的第二電極、第一惰性壁以及第二惰性壁，該第一流動通道延伸至該第一管道之出口，該第一管道之該出口面向該基板支座，該第一流動通道位於該第一電極和該第二電極之間，該第一惰性壁位於該第一電極和該第一流動通道之間，該第二惰性壁位於該第二電極和該第一流動通道之間。

Description

汙染物移除設備及方法 【相關申請案的交叉引用】
本專利申請案主張於2012年5月18日提出申請的美國臨時專利申請案第61/649,012號、標題為汙染物移除設備及方法(Contamination Removal Apparatus and Method)的優先權權益，該申請案之揭示內容以引用方式全部併入本文中。
本專利揭示內容大體而言係關於清洗基板汙染物的設備及方法，更特定言之係關於使用超潔淨乾燥流體流清洗基板汙染物的設備及方法。
晶圓潔淨在固態電子裝置製造製程中是公認的關鍵參數。並且隨著半導體裝置上特徵空間尺度的減小，造成製造缺陷的顆粒臨界尺寸也減小了，從而對於清洗製程有更高的要求，以去除更小的顆粒。事實上，小至1微米或更小的顆粒會在現今的半導體製造中造成有害的影響。再者，由於特徵尺寸減小而在清洗方法性能上提高的要求會因晶圓尺寸增加而加重，因為晶圓上增加的特徵數量帶來了更多產生潔淨相關缺陷的機會。
在半導體製造產業和其他產業中，習知有一些去除基板顆粒和殘餘物且對於潔淨有類似敏感度的現有方法。這些方法可以被歸類為物理清洗技術(例如刷洗、乾燥氬氣冰洗、二氧化碳(CO2)氣溶膠技術)或化學清洗技術(例如電漿蝕刻)或濕蝕刻(有或沒有超音波攪拌或百萬週波超音波攪拌(megasonic agitation))。
物理氣溶膠噴射清洗已被證明可乾燥去除次微米汙染物顆粒。氣溶膠顆粒可以在快速冷卻過程中藉由液滴或氣體介質固化而在氣流中形成。當固體氣溶膠顆粒與汙染物碰撞時，所得的動量轉移會在汙染物上產生可以克服顆粒和基板之間的黏著力的力，藉以去除基板表面的顆粒或殘餘物。二氧化碳氣溶膠清洗技術已被使用於各種表面清洗的應用，例如矽(Si)晶圓、光罩、微機電系統(MEMS)裝置、封裝製造、攝像裝置、金屬剝離、離子植入光阻剝離、磁碟機、平板顯示器以及三維堆疊積體電路之後切割。
另一方面，電漿清洗是基於產生反應物種而藉由將有機汙染物化學轉化成揮發性氣體產物來消除有機汙染物。用於電漿清洗的反應物種可以包括例如由氧、氫、氧和氫之組合產生的自由基或激發原子、或其他類似的、在本技術領域中具有通常知識之人士習知的適當反應物種。
在光罩產業中，一些重要的問題為例如產量損失、成本、遮罩技術之循環時間、遮罩供應以及遮罩壽命。有許多與遮罩技術相關的產量損失機制，包括：過多的微影圖案缺陷數量、硬缺陷(即無法修復的缺陷)、軟缺陷(即顆粒 缺陷)、薄膜生長後的顆粒缺陷、關鍵尺寸(CD)的均勻度、薄膜生長錯誤以及和光學鄰近校正(OPC)相關的誤差。在某些情況下，主要的製程相關產量損失機制可能有上至56-67%缺陷總數的硬和軟缺陷，視遮罩類型而定。進行遮罩維護的某些原因可以包括軟缺陷(26%)和硬缺陷(10%)。在其他情況下，需要遮罩維護的動機是無法移動的顆粒(佔總維護高達34%)和服務調用。綜上所述，存在有增強現有清洗技術的需求，以能夠去除遮罩表面所有可能的顆粒，而滿足日益嚴格的規範。
為了大量生產，使用光罩在晶圓上重複印刷細微的特徵。遮罩的壽命可能會因有機及/或無機層缺陷(也稱為霾)的生長、靜態放電(ESD)、無法移動的顆粒、透射損耗、反射損耗、相轉變、印刷關鍵尺寸均勻度的改變及類似者而降低。除了其他在遮罩製造製程或在晶圓製造中可能使用的製程工具之外，這些缺陷可能會來自清洗工具。
傳統的溶劑清洗技術可能會導致遮罩充分降解，而限制遮罩的壽命。事實上，光罩的壽命可以依據嚴格的規格進行評估，甚至僅單一參數落在規格之外即足以結束光罩的使用壽命。習知的外來材料和汙漬係遮罩上需要清洗的軟缺陷。下一代微影(NGL)遮罩(包括極紫外線(EUV)和奈米壓印微影(NIL)遮罩)可能會遭受現有清洗技術導致的、限制壽命的降解問題，而且也可能受到多種汙染類型的影響。
在光遮罩技術中，可以藉由在遮罩上黏附薄膜來保護主動區域免於軟缺陷的汙染。一般而言，可以使用三種類 型的薄膜黏著劑，包括例如有機矽氧烷、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)以及甲基丙烯酸酯共聚物。有時，必須去除遮罩的薄膜，以進行維修，並進行清洗來消除遮罩缺陷。去除薄膜後仍可能有黏著劑或膠殘餘物「軌跡」，並且可能需要在對遮罩施加新的薄膜之前將黏著劑或膠殘餘物「軌跡」去除。去除薄膜黏著劑殘餘物和隨後的光罩清洗會是昂貴和耗時的操作。濕化學品不僅昂貴的，而且安全和環境問題可能會進一步增加光罩擁有成本。
此外，濕式化學製程有可能造成損害，該損害包括由於化學攻擊造成的關鍵尺寸變化，特別是對於先進的相轉移光罩。光罩清洗和薄膜重新安裝的目的是使光罩對於晶圓製造製程返回到相對於原始性能為不變的。在理想的情況下，清洗技術將以低的成本和時間要求去除所有的薄膜黏著劑殘餘物、軟缺陷、有機和無機顆粒，且不損壞遮罩。
對於極紫外線遮罩技術，汙染的主要來源是氧化和碳汙染層堆積。另外，水可以作為氧化劑，而且可以蝕刻例如矽的表面。此外，碳汙染(處於膜或顆粒的形式)可能來自殘餘含碳分子在極紫外線曝光工具中的光子及/或電子增強解離。接著，關鍵尺寸和反射率的變化可能會影響遮罩的可印刷性。目前的解決方案包括減少汙染率及/或清洗遮罩表面。形成穩定氧化物層和延長鏡子壽命的重金屬覆蓋層(儘管有小的反射率損失)可能會妨礙極紫外線遮罩表面的清洗。在某些情況下，覆蓋層可能無法防止碳汙染堆積，從而造成碳堆積主表面汙染製程。事實上，即使在相對良好的真 空條件下，也已觀察到碳汙染。此外，碳對極紫外線輻射的高吸收可能會加劇通過的光損失。理想情況下，需要可去除極紫外線遮罩汙染物(包括軟缺陷、有機顆粒以及無機顆粒)而不損壞遮罩的清洗技術。
半導體產業已經發展出清洗和表面準備技術，包括顆粒去除、殘餘物去除、表面清洗以及蝕刻來促進生產。然而，清洗和表面準備技術的需求延伸超出半導體產業。確實地，其他的領域，例如生物學、醫學(植入物和設備)、航空、攝像、汽車、醫藥及類似者均受益於表面清洗和準備製程。一般而言，用於去除基板有機和無機缺陷(包括顆粒汙染物、化學殘餘物、薄膜黏著劑殘餘物、光阻殘餘物、碳汙染、來自製程工具的汙染添加者及類似者)的方法和設備，以及用於表面活化/調整的方法和設備皆可能有益於各種產業，例如微影(光學和極紫外線(EUV)遮罩)、半導體、化合物半導體、MEMS、磁碟機、攝像裝置、發光二極體(LED)/平板顯示器、光電元件以及其他本技術領域中具有通常知識之人士習知的類似產業。此外，本揭示案的各個態樣也可以被有利地與其他乾式或濕式清洗技術結合，包括但不限於濕式清洗、雷射衝擊清洗以及頻率輔助清洗。
有一些實驗室已經研究使用基於真空的技術來去除矽基板表面汙染物的電漿清洗製程。包括射頻(RF)遠端電漿(習知亦為電容耦合RF電漿)和電子迴旋共振(ECR)電漿的技術也可以與載體氣體(例如氬氣或氦氣)和例如氧氣或氫氣等氣體一起使用，以產生用於蝕刻製程的激發原子、 分子或離子。然而，這些傳統方法中的一些可能需要昂貴的真空配備，而由於抽氣和排氣的結果也可能促使額外的汙染物跑到基板上，並且由於加速的離子或引導到基板上的帶電物種，基板可能會損傷。此外，這些傳統電漿方法中的一些可能不便於產生局部或特定位置清洗的效果。
傳統的氣溶膠二氧化碳清洗是基於經由噴嘴產生的快速移動雪氣溶膠和表面汙染物之間的動量轉移。在殘餘物和表面之間的黏附是強的情況下，例如有機汙染物，速度足以去除殘餘物的大量的二氧化碳雪也可能會對附近的微細結構造成損害。另外，由二氧化碳雪造成的殘餘物脫落可能需要藉由流體流動從目標區域帶走，並進行過濾，以保留腔室的潔淨。
傳統使用大氣電漿源的清洗方法可能會帶來一些缺點。首先，局部電漿源(例如大氣電漿)可能無法去除無機汙染物。第二，有極少的設計可用於大氣電漿刻蝕機。由Schütze等人發表的評論文章(「大氣壓電漿射流：回顧及與其他電漿源的比較(The Atmospheric-Pressure Plasma Jet：A Review and Comparison to Other Plasma Sources)」，IEEE Transactions on Plasma Science，第26卷，第6號(1998年12月))已經詳細解釋一些大氣壓電漿的設計。然而，在該大氣壓電漿設計可以被視為適用於有機殘餘物去除之前還需要有許多的修改。舉例而言，文獻中沒有建議適合使用於來源腔室的材料。由於電漿的惡劣環境，從電漿與包含電漿的來源腔室壁的相互作用可能會產生汙染。然而，已經提出了 陽極化鋁，在此製程中在鋁上形成的氧化物可能是不光滑的、可能是厚度不均勻的、可能無法以適當的化學計量表現出足夠的純度、而且可能無法符合用於半導體製造環境的確切潔淨要求。
厚度在毫米等級的石英管已被提出。由於石英的導熱率比金屬(如鋁或不銹鋼)小超過一個數量級，達到熱穩定狀態和維持所需的溫度可能是使用石英的缺點。此外，石英可能無法輕易地容許訂製電漿容器的形狀來調整從石英發出的氣體射流之流體特性。
從來源發出的物種可能不是準直的，因此，射流可能會橫向擴散。結果，鄰近待清洗表面的結構會被曝露於從電漿發出的物種並被腐蝕。的確，在某些應用中，在晶圓或遮罩上的主要特徵可能無法忍受電漿曝露。
此外，傳統的電漿來源清洗設備設計可能無法同時容納用於物理去除殘餘物的二氧化碳雪和提供足以促進電漿操作的真空壓力條件。
在一個態樣中，揭示內容描述一種基板乾洗設備。該基板乾洗設備包括第一管道，該第一管道中界定第一流動通道，該第一管道進一步界定第一出口孔，該第一出口孔與該第一流動通道流體連通；第一電極位於容器中；第二電極面向該第一電極，該第一流動通道位於該第一電極和該第二電極之間；以及具有低大氣壓熔化溫度的金屬，該金屬填充該第一電極和該容器之間的間隙。
在另一個態樣中，揭示內容描述一種基板乾洗系統。該基板乾洗系統包括基板支座以及反應物種產生器。該反應物種產生器包括界定第一流動通道的第一管道，該第一流動通道延伸至該第一管道之出口，該第一管道之該出口面向該基板支座；第一電極；面向該第一電極的第二電極，該第一流動通道位於該第一電極和該第二電極之間；第一惰性壁，位於該第一電極和該第一流動通道之間；以及第二惰性壁，位於該第二電極和該第一流動通道之間。
在又另一個態樣中，揭示內容描述一種清洗基板的方法。該清洗基板的方法包括輸送第一流體至反應物種產生器之流動路徑，該第一流體含有至少一反應前驅物；藉由施加交流電位橫跨一對電極，產生電場通過該反應物種產生器之第一惰性壁、該反應物種產生器之該流動路徑以及該反應物種產生器之第二惰性壁，該第二惰性壁至少部分地界定該反應物種產生器之該流動路徑，該第一惰性壁面向該第二惰性壁；回應該電場將該至少一反應前驅物解離成至少一反應物種；以及使該至少一反應物種撞擊基板。
100‧‧‧反應物種產生器
102‧‧‧第一管道
104‧‧‧第一電極
106‧‧‧第二電極
108‧‧‧第一流動通道
110‧‧‧入口
112‧‧‧出口
114、124、128‧‧‧縱軸
116‧‧‧外表面
118‧‧‧內表面
120‧‧‧內部構件
122‧‧‧外表面
126‧‧‧一般圓柱形壁
130‧‧‧內表面
132‧‧‧外表面
134‧‧‧電漿區
135‧‧‧距離
136‧‧‧地面
138‧‧‧電源
140‧‧‧間隙
141‧‧‧槽或容器
142‧‧‧低熔點金屬
144‧‧‧端蓋
146‧‧‧內表面
148‧‧‧流動通道
150‧‧‧延伸管
152‧‧‧長度
154‧‧‧內部尺寸
156‧‧‧內部尺寸
158‧‧‧外部尺寸
160‧‧‧端蓋
162‧‧‧內表面
164‧‧‧流動通道
166‧‧‧出口孔
170‧‧‧端蓋
172‧‧‧內表面
174‧‧‧流動通道
176‧‧‧出口孔
178‧‧‧軸向長度
180‧‧‧橫向尺寸
190‧‧‧端蓋
192‧‧‧內表面
194‧‧‧流動通道
196‧‧‧出口孔
198‧‧‧流動方向
200‧‧‧端蓋
202‧‧‧內表面
204‧‧‧流動通道
206‧‧‧出口孔
208‧‧‧流動方向
220‧‧‧基板乾洗系統
222‧‧‧二氧化碳雪產生器
224‧‧‧第二管道
228‧‧‧第二流動通道
230‧‧‧入口
232‧‧‧出口
234‧‧‧基板支座
235‧‧‧表面
236‧‧‧基板
238‧‧‧收縮部
240‧‧‧第一流動面積
242‧‧‧第二流動面積
244‧‧‧加壓二氧化碳源
246‧‧‧二氧化碳顆粒
248‧‧‧加壓流體供應
250‧‧‧反應物供應
252‧‧‧惰性載體供應
254‧‧‧縱軸
256‧‧‧第一角度
258‧‧‧縱軸
260‧‧‧第二角度
262‧‧‧平面
270‧‧‧控制器
272‧‧‧汙染物
276‧‧‧溝槽/凹部
278‧‧‧流體
280‧‧‧流體
300‧‧‧基板乾洗設備
302‧‧‧壁
304、306‧‧‧縱軸
310‧‧‧發散出口噴嘴
312‧‧‧出口孔
314‧‧‧收縮出口噴嘴
316‧‧‧出口噴嘴
318‧‧‧毛細管出口管
320‧‧‧收縮-發散出口噴嘴
340‧‧‧加熱器
342‧‧‧加熱電源
第1圖為依據本揭示案之一個態樣的反應物種產生器之示意圖。
第2A圖為依據本揭示案之一態樣具有端蓋的反應物種產生器之部分剖面圖。
第2B圖為第2A圖的反應物種產生器之底視圖。
第3A圖為依據本揭示案之一態樣具有端蓋的反應 物種產生器之部分剖面圖。
第3B圖為第3A圖的反應物種產生器之底視圖。
第4A圖為依據本揭示案之一態樣具有端蓋的反應物種產生器之部分剖面圖。
第4B圖為第4A圖的反應物種產生器之底視圖。
第5A圖為依據本揭示案之一態樣具有端蓋的反應物種產生器之部分剖面圖。
第5B圖為第5A圖的反應物種產生器之底視圖。
第6A圖為依據本揭示案之一態樣具有端蓋的反應物種產生器之部分剖面圖。
第6B圖為第6A圖的反應物種產生器之底視圖。
第7A圖呈現以恆定的95瓦額定功率輸入產生的氫電漿之氣化速率對比氫(H2)流動速率之變化的曲線圖。
第7B圖呈現以恆定的95瓦額定功率輸入產生的氫電漿之氣化速率對比氦(He)載體氣體流動速率之變化的曲線圖。
第8圖為依據本揭示案之一態樣的基板乾洗系統之示意圖。
第9圖為依據本揭示案之另一個態樣的基板乾洗系統之示意圖。
第10圖為依據本揭示案之另一個態樣的基板乾洗設備之示意圖。
第11圖為依據本揭示案之一態樣、包括發散出口噴嘴的基板乾洗系統之示意圖。
第12圖為依據本揭示案之一態樣、包括具有複數個出口孔的出口噴嘴的基板乾洗系統之示意圖。
第13圖為依據本揭示案之一態樣包括收縮出口噴嘴的基板乾洗系統之示意圖。
第14圖為依據本揭示案之一態樣包括面積縮小的出口噴嘴的基板乾洗系統之示意圖。
第15圖為依據本揭示案之一態樣包括毛細管出口管的基板乾洗系統之示意圖。
第16圖為依據本揭示案之一態樣包括收縮-發散出口噴嘴的基板乾洗系統之示意圖。
第17圖為依據本揭示案之另一個態樣的基板乾洗系統之示意圖。
第18A圖和第18B圖圖示分別在氫電漿曝露之前和之後的晶圓掃描，繪示全體的團簇缺陷。
第19A圖和第19B圖呈現分別在CO2清洗光學遮罩毯覆的薄膜黏著劑殘餘物之前和之後的光學輪廓計量測結果。
第20圖呈現分別在SEBS黏著劑軌跡去除之前和之後的基板影像。
第21圖為氫原子與石墨的反應可能性對比目標溫度之圖。
第22圖為依據本揭示案之一態樣從電漿源以不同電漿功率發射的氧/氦射流溫度對比電漿曝露時間之圖。
第23圖為依據本揭示案之一態樣的反應物種產生 器之示意圖。
本揭示案的各個態樣著重於許多上述清洗和表面準備的挑戰，而沒有先前方法的限制。所揭示的乾式清洗方法包括整合的清洗來源，該清洗來源提供單原子氧、單原子氫、其他在電漿產生的反應物種或上述物質之組合，以用於快速化學氣化去除及/或從液體或氣體氣溶膠產生低溫二氧化碳顆粒用於物理去除汙染物。此種工具的一個優點是其能夠從目標的局部化基板區域去除有機和無機殘餘物。不同於基於溶液的清洗方法，本揭示案的各個態樣能夠清洗選擇的基板表面局部區域之殘餘物和汙染物，而不會使整個基板曝露於潛在的腐蝕性蝕刻物種。本揭示案的其他態樣能夠在反應性清洗製程過程中改善電漿的穩定性和改善基板的溫度控制。
所揭示的反應物種來源可以有利地在大氣壓力環境中操作，從而不再需要昂貴的真空系統、避免抽氣和排氣產生的汙染添加者，因而增加了工具的可用性，並且提供局部清洗，而不會不必要地使基板的其他區域曝露於反應物。
本揭示案的各個態樣可以被應用於各種處理，包括但不限於：去除所有類型的光學遮罩汙染，包括薄膜黏著劑殘餘物、顆粒汙染物、化學殘餘物、碳汙染、光阻殘餘物、濕蝕刻後的聚合物殘餘物或類似者；去除極紫外線遮罩的缺陷以及碳汙染；去除MEMS裝置的光阻、犧牲層、側壁聚合物、缺陷或類似者；去除三維堆疊積體電路整合流程的切割後碎片；化合物半導體的殘留金屬去除和光阻去除；去除硬 碟上的MR磁頭之遮蔽物和汙染缺陷；去除半導體的汙染和化學機械研磨後殘餘物；以及去除來自LED、平板顯示器、太陽能電池及類似者的汙染。
本揭示案的各個態樣有利地提供用於清洗基板之有機及/或無機汙染的系統和方法。在一個態樣中，所揭示的設備包括超潔淨、無微粒電漿源，用以產生汙染減除所採用的反應氣體物種。該超潔淨電漿化學轉化或解離氣體供應流到局部密集的反應流體射流，該反應流體射流包括的物種例如氫原子、氧原子、氫原子和氧原子之組合、或其他本技術領域中具有通常知識者習知的反應物種，以氣化汙染殘餘物。反應物種的生成開始於相對被清洗基板較遠的距離，以防止任何電漿與表面接觸，從而減輕直接電漿接觸和高能電子的損害。
在本揭示案的其他態樣中，超潔淨電漿源可被有利地與其他清洗設備、技術和製程結合，特別是物理去除製程，例如超潔淨二氧化碳雪動量轉移清洗。雖然這兩種技術皆可用於清洗有機和無機汙染物，但二氧化碳雪清洗單獨優先地去除無機缺陷，而反應物種優先去除有機缺陷。合併的設備提供了有利的乾洗解決方案，以去除有機和無機殘餘物，而沒有基板表面的降解或改變。所揭示的設備和方法的一個優點是產生局部有機和無機汙染去除的能力，以及藉由相對於目標基板移動局部製程來處理整個基板的能力。不同於基於溶液的清洗和傳統的低壓電漿清洗，可以經由局部特定位置的處理來去除殘餘物，而不會使整個活性區域曝露於腐蝕性 蝕刻劑。
所揭示的整合乾洗設備可以提供反應物種，例如單原子氧、單原子氫、單原子氧和單原子氫之組合、或其他在電漿中形成的反應物種，以用於汙染物之快速化學氣化，可以單獨地或與生成的低溫二氧化碳顆粒組合使用，而用於物理去除汙染物。所揭示技術的一個優點是能夠去除有機和無機殘餘物兩者，同時將基板曝露區限制於侷限的或目標的局部區域。不同於基於溶液的清洗，殘餘物和其他汙染物可以被局部地去除，而不會使具有活性區域的整個基板曝露於潛在的腐蝕性腐蝕劑。
第1圖為依據本揭示案之一個態樣的反應物種產生器100之示意圖。反應物種產生器100包括第一管道102、第一電極104以及第二電極106。第一管道102界定延伸於第一管道102的入口110和出口112之間的第一流動通道108。第一管道102可具有軸對稱的形狀，包括例如圓柱形壁；直線形的形狀，包括例如面向彼此的平面壁；上述之組合；或本技術領域中具有通常知識之人士所習知的其他管道形狀。第一管道102的圓柱形壁可以具有垂直於縱軸114的橫截面，該橫截面具有圓形形狀、多邊形形狀、矩形形狀、橢圓形形狀、上述形狀之組合、或其他本技術領域中具有通常知識之人士所習知的管道橫截面形狀。
設置第一電極104和第二電極106，以在施加足夠的射頻(RF)電位橫跨該二電極104、106時，從第一流動通道108中介於第一電極104和第二電極106之間的流體產生 電漿。除非另有指明，否則術語「流體」可以包括氣體或液體。依據本揭示案的一個態樣，第一電極104和第二電極106具有軸對稱配置，且第二電極106位於第一電極104周圍。在本揭示案的另一個態樣中，第一電極104和第二電極106具有非軸對稱的配置，且第二電極106位於第一電極104周圍。在本揭示案的又另一個態樣中，第一電極104和第二電極106各具有平面形狀並且在直線形的配置中面向彼此。
第二電極106可以是位在第一管道102的外表面116上或位在第一管道102的內表面118上的導電箔或塗層。第一電極104可以是導電棒或具有圓形橫截面、多邊形橫截面、橢圓形橫截面或其他本技術領域中具有通常知識之人士習知的橫截面的圓柱體。
反應物種產生器100還可以包括位於第一管道102內的內部構件120，其中內部構件120進一步界定第一流動通道108。內部構件120可包括具有圓形橫截面、多邊形橫截面、橢圓形橫截面、上述橫截面之組合、或其他本技術領域中具有通常知識之人士習知的橫截面形狀的圓柱形外表面122。另外，內部構件120可以具有實心的橫截面或中空的橫截面。在本揭示案的一個態樣中，內部構件120具有由一般圓柱形壁126的內表面130界定的中空橫截面。在本揭示案的另一個態樣中，內部構件120的一般圓柱形壁126是圓形的圓柱形壁。
第一電極104可以位於內部構件120內，並且第一電極104可以或可以不接觸內部構件120。或者，第一電極 104可以是位在內部構件120的內表面130或外表面132上的導電箔或塗層。在內部構件120上作為第二電極的塗層可以包括鎳、銀或其他本技術領域中具有通常知識之人士習知的、具有類似電性質的材料。
內部構件120的縱軸124可以或可以不與第一管道102的縱軸114同軸。進一步地，第一電極104的縱軸128可以或可以不與第一管道102的縱軸114同軸。
在反應物種產生器100內用來產生電漿的方法有好幾種。依據本揭示案的一個態樣，第一電極104可以是與地面136電連通的導電陽極，並且第二電極106可以是耦接到RF電源138的陰極。當反應氣體和選擇性的載體氣體在第一電極104和第二電極106之間流動並且經由電源138將RF電位施加於第二電極106時，則可以在第一電極104和第二電極106之間的電漿區134中產生電漿物種。
依據本揭示案的態樣，電源138是提供射頻(RF)範圍在從約10兆赫(MHz)到約100MHz的電容耦合源，或提供微波頻率範圍在從約2千兆赫(GHz)到約4GHz的電容耦合源。依據本揭示案具有另一個結構的另一個態樣，電源提供頻率約13.6MHz的交流電位。依據本揭示案具有又另一個結構的另一個態樣，電源提供頻率約2.4GHz的交流電位。來自電源138的功率輸入可以在從約20瓦到約200瓦的範圍中，視基板所需的離子化程度或離子溫度而定。
反應物種產生器100可以有利地結合不與電漿物種起化學反應、具有耐高溫性以及具有高純度的材料。一般而 言，反應物種產生器100與電漿接觸的部件(例如第一管道102的內表面118和內部構件120的外表面132)之材料選擇依據本揭示案的態樣係選擇來實現超潔淨電漿源。舉例而言，在氧電漿源的情況下，與電漿相互作用的設備材料對氧電漿物種應該是無反應性或惰性的，並且可以包括諸如石英或藍寶石的材料，或其他具有本技術領域中具有通常知識之人士習知的類似氧反應性質的材料。
依據本揭示案的態樣，一部分的第一流動通道108可界定電漿區134，其中第一管道102包括外石英管，並且內部構件120包括內石英管。依據本揭示案的另一個態樣，該第二電極的下游邊緣與第一管道102的出口112相距軸向距離135，從而促使帶電的反應物種在反應物種離開反應物種產生器100之前中和。
最小化第一電極104和內部構件120的內表面130之間的徑向氣隙140可以有助於防止電場在間隙140區域內崩潰。事實上，第一電極104和內部構件120的內表面130之間的氣隙140可以橫跨該間隙產生電弧，因此可能會導致操作過程中電漿不穩定，以及初始的電漿點火的困難。另外，在所需的內部電漿區134以外，無論是在第一電極104或第二電極106附近產生電漿皆可能會腐蝕電極的表面，因而從電極產生可能汙染基板的顆粒和材料。
然而，第一電極104的材料可以具有比內部構件120的材料不成比例更高的熱膨脹係數，因而假使其間的徑向空氣間隙140太小並且在加熱時第一電極104對內部構件120 施加足夠的徑向力的話，會對內部構件120造成機械損壞的危險。事實上，假使間隙140太小的話，高電漿操作溫度可能會接近800℉(700K)，並且可能在第一電極104和內部構件120之間產生破壞性的差別熱膨脹。
為了解決在電漿產生性能和不同熱膨脹之間的這些競爭影響，第一電極104可以被塗佈非導電的和高純度的電漿相容惰性塗層。或者，第一電極104可以位在電絕緣的內部構件120內，內部構件120為諸如中間的間隙被例如低熔點金屬142或金屬共晶填充的石英套管。上文所討論的另一個選擇可以包括藉由以例如鎳或銀的導電膜塗佈內部構件120來形成第一電極104，從而減小間隙140，並降低第一電極104可能會經由不同的熱膨脹對內部構件120施加破壞性徑向力的風險。
位在較大間隙內的低熔點金屬142可以防止產生對內部構件120的損壞應力，同時防止在第一電極104和內部構件120之間產生電弧。在本揭示案的一個態樣中，低熔點金屬142可以採用在環境溫度和壓力下的固相。然而，隨著金屬填充物142的溫度在電漿操作過程中提高，該固體可能會熔化成為液體，從而藉由提供其間的流體順應而釋放第一電極104和內部構件120之間的應力。
可以在第一電極104和內部構件120之間用來作為填充劑的低熔點金屬合金的一些實例包括銦、鉛、鉍、或上述金屬之組合。在本揭示案的一個態樣中，低熔點金屬142為包括約44.5重量%鉛和約55.5重量%鉍且熔點為約255℉ (397K)的鉛鉍共晶(LBE)。LBE在溫度800℉(700K)下的飽和蒸氣壓係小於約7至10帕(Pa)。使用具有非常低蒸氣壓的低熔點金屬允許熱-機械應力補償，同時避免金屬汙染被清洗的表面。
如第23圖所圖示，槽或容器141可以圍繞第一管道102，並且內部含有低熔點金屬142。依據本揭示案的一個態樣，第二電極106係位在槽或容器141之內，並且低熔點金屬142可以填充第二電極106和槽或容器141之間的間隙。依據本揭示案的另一個態樣，位在槽或容器141內的低熔點金屬142可以與RF電源138電連通，並且發揮自身作為第二電極106的功能。
選擇適當的材料用於第二電極106或如第1圖圖示的陰極也是重要的考量。用於第二電極106的材料較佳為具有高導電率和低電阻率，例如銅、鋁以及鎢。然而，依據本揭示案的一些態樣，第一管道102用於高溫的潛能，以及因此第二電極106用於高溫的潛能使得替代的材料成為較佳的。第二電極106可能達到高達932℉(500℃)的溫度，其中應考量第二電極106材料的氧化，因為氧化可能會縮短第二電極106的使用壽命及/或產生不良的、可能會汙染被清洗的基板的汙染物。因此，由於良好的導電性和在電漿溫度下的抗氧化性，具有耐高溫性的替代電極材料可能是較佳的，例如鉑或鉑銠箔。
使用來自反應物種產生器100的流體流氣化有機汙染物的速率可以取決於流體的組成；流體的密集性質，例如 但不限於溫度或黏度；離開該反應物種產生器的流體流之速度分佈；上述之組合，或本技術領域中具有通常知識之人士習知的其他流體或流動性質。進入第一管道102的入口110的流體流動、氣體或液體可以以徑向速度分佈離開反應物種產生器100，該徑向速度分佈集中於環形圈，該環形圈對應於內部構件120和第一管道102之間的環形流動面積，這可能有利於一些清洗應用。
或者，可以將出口噴嘴加到反應物種產生器100的出口112，以修改離開反應物種產生器100的流體流動之速度分佈。第2-6圖圖示具有出口噴嘴的端蓋之非限制性實例，可以將該等出口噴嘴應用於反應物種產生器100，以修改離開反應物種產生器100的流體流動之速度分佈，並藉以加速含有反應物種的流體射流和汙染物之間的反應速率，從而加速汙染物的氣化。
現在參照第2A圖和第2B圖，將理解的是，第2A圖為依據本揭示案之一態樣具有端蓋144的反應物種產生器之部分剖面圖；以及第2B圖為第2A圖的反應物種產生器之底視圖。端蓋144的內表面146界定其中穿過的流動通道148。流動通道148與反應物種產生器100的出口112流體連通。
端蓋144包括延伸管150，延伸管150具有長度152和內部尺寸154。端蓋144接收離開反應物種產生器100的流體，並且可以將入口速度分佈修改成較準直的流體射流。由端蓋144形成的準直流體射流可以提供在比第一管道102的 內部尺寸156更小的基板局部區域上進行清洗操作的優點。
依據本揭示案之一態樣，長度152係大於內部尺寸154。依據本揭示案之另一個態樣，內部尺寸154為內徑。依據本揭示案之又另一個態樣，內部尺寸154係小於第一管道102的內部尺寸156。再者，內部尺寸154可以小於或大於反應物種產生器100的內部構件120之外部尺寸158。
現在參照第3A圖和第3B圖，將理解的是，第3A圖為依據本揭示案之一態樣具有端蓋160的反應物種產生器之部分剖面圖；以及第3B圖為第3A圖的反應物種產生器之底視圖。端蓋160的內表面162界定其中穿過的流動通道164。流動通道164與反應物種產生器100的出口112流體連通。
端蓋160進一步界定複數個延伸穿過端蓋160的出口孔166，可將端蓋160指稱為「噴灑頭」設計。端蓋160接收離開反應物種產生器100的流體，並且可以將入口徑向速度分佈修改成複數個從該複數個出口孔166發出的較小流體射流。由端蓋160所形成的複數個較小流體射流可以有利地改善離開反應物種產生器100的流動之均勻性。該複數個出口孔166可以分佈於徑向陣列、圓周陣列、直線形陣列、上述陣列之組合或本技術領域中具有通常知識之人士習知的任何其他配置。
現在參照第4A圖和第4B圖，將理解的是，第4A圖為依據本揭示案之一態樣具有端蓋170的反應物種產生器之部分剖面圖；以及第4B圖為第4A圖的反應物種產生器之 底視圖。端蓋170的內表面172界定其中穿過的流動通道174。流動通道174與反應物種產生器100的出口112流體連通。
內表面172進一步界定穿過端蓋170的出口孔176。端蓋170接收離開反應物種產生器100的流體，並且可以將入口速度分佈修改成較準直的流體射流。由端蓋170形成的流體射流可以提供在比第一管道102的內部尺寸156更小的基板局部區域上進行清洗操作的優點。
依據本揭示案之一態樣，出口孔176的軸向長度178係小於出口孔176的橫向尺寸180。依據本揭示案之另一個態樣，橫向尺寸180為內徑。依據本揭示案之又另一個態樣，橫向尺寸180係小於第一管道102之內部尺寸156。另外，橫向尺寸180可以小於或大於反應物種產生器100的內部構件120之外部尺寸158。
現在參照第5A圖和第5B圖，將理解的是，第5A圖為依據本揭示案之一態樣具有端蓋190的反應物種產生器100之部分剖面圖；以及第5B圖為第5A圖的反應物種產生器100之底視圖。端蓋190的內表面192界定其中穿過的流動通道194。流動通道194與反應物種產生器100的出口112流體連通。
內表面192進一步界定穿過端蓋190的出口孔196。出口孔196的流動面積沿著離開端蓋190的流動方向198發散或增加。端蓋190接收離開反應物種產生器100的流體，並且可以將入口速度分佈修改成發散的或擴散的流體射流。 由端蓋190形成的流體射流可以提供在比第一管道102的內部尺寸156更小的基板局部區域上進行清洗操作的優點。
現在參照第6A圖和第6B圖，將理解的是，第6A圖為依據本揭示案之一態樣具有端蓋200的反應物種產生器100之部分剖面圖；以及第6B圖為第6A圖的反應物種產生器100之底視圖。端蓋200的內表面202界定其中穿過的流動通道204。流動通道204與反應物種產生器100的出口112流體連通。
內表面202進一步界定穿過端蓋200的出口孔206。出口孔206的流動區域沿著離開端蓋200的流動方向208收縮或減小。端蓋200接收離開反應物種產生器100的流體，並且可以將入口速度分佈修改成會聚的或加速的流體射流。由端蓋200形成的流體射流可以提供在比第一管道102的內部尺寸156更小的基板局部區域上進行清洗操作的優點。
將理解的是，任何的端蓋144、160、170、190、200皆可以由惰性的或不會明顯與單原子氧或單原子氫反應的材料製成，例如石英或藍寶石。另外，端蓋可以與第一管道102分離或與第一管道102整合。此外，將理解的是，可以將第2-6圖中圖示的及上述一個以上的出口噴嘴幾何形狀有利地結合於單一個端蓋中。
可以將反應物種產生器100經由調節器耦接到高壓氣源，並且可以選擇性地將反應物種產生器100耦接到壓縮氦氣源或壓縮氬氣源，以供應氣體到第一流動路徑108。氣體輸送可以包括一或多種反應氣體和一或多種載體氣體。另 外，該氣體輸送可以包括用於結合個別氣源的歧管，或者可以使用預混的氣體。
反應物種產生器100可以使用與反應氣體組合的載體氣體，以控制流體射流中的反應氣體物種之濃度。點火的難易程度和電漿的穩定度可以取決於例如反應物種和載體氣體的分壓，以及電極的形狀和陽極與陰極之間的距離。此外，流動速率可以控制電漿內的離子溫度，此最終可能會影響帶電反應物種的中和速率以及反應物種在電漿下游重組成反應性較低的物種的速率。
反應物種產生器100可以包括氣體流量控制器以及在引入電漿區之前用於混合氣體的工具。這有利於準確地控制反應物種的濃度以及氣體混合物的流動速率。藉由控制反應氣體的濃度，大多數的分子物種被解離或提升到激發態，從而變成更具反應性。舉例而言，雙原子氧可以被解離成單原子氧。同樣地，雙原子氫可以被解離成單原子氫。此外，流量控制可以促進載體氣體(例如氦氣、氬氣或類似者)之經濟使用以及產生的反應物種之溫度控制。反應物種之溫度控制可以是關鍵的，取決於目標基板的材料。提供低的到電漿區134的流動速率可以藉由在電漿區和基板之間提供較長的飛行時間而有助於防止基板的物理損壞，從而除了降低帶電物種對基板的速度之外，還促進帶電反應物種的中和。藉由使用低的到電漿區的流動流體速率，不理想的表面蝕刻和帶電兩者皆可以被免除。
現在參照第7A圖和第7B圖，將理解的是，第7A 圖呈現藉由在電漿中以恆定的95瓦額定功率輸入產生的單原子氫對矽上的氰基丙烯酸酯黏合膜(3至4微米厚)氣化的速率對比輸入的雙原子氫流動速率之變化的曲線圖；以及第7B圖呈現藉由在電漿中以恆定的95瓦額定功率輸入產生的單原子氫對矽上的氰基丙烯酸酯黏合膜(3至4微米厚)氣化的速率對比氦載體氣體流動速率之變化的曲線圖。
將射頻(RF)電漿功率設定於前述範圍內約95瓦的輸入功率。在此功率等級下使用最佳化的阻抗匹配，約89瓦的功率被直接耦合到電漿產生。對於恆定的、約7.5每分鐘標準升(slm)的氦氣流動速率，薄膜的氣化速率隨著輸入氫氣流動速率幾乎呈線性高達1slm的增加(參照第7A圖)。藉由將氫氣流動速率保持恆定(例如等於1.0slm)，約100nm/s的最大薄膜氣化速率可藉由改變載體氣體來實現，在本實例中為氦氣(參照第7B圖)。
現在參照第8-10圖，本揭示案的其他態樣包括與二氧化碳雪產生器結合的反應物種產生器，以幫助去除基板上的有機和無機汙染物。
第8圖為依據本揭示案之一態樣的基板乾洗系統220之示意圖。基板乾洗系統220包括反應物種產生器100和二氧化碳雪產生器222。二氧化碳雪產生器222包括具有內表面226的第二管道224，內表面226界定其中穿過的第二流動通道228。第二流動通道228從二氧化碳雪產生器222的入口230延伸到二氧化碳雪產生器222的出口孔或出口232。二氧化碳雪產生器的出口232和反應物種產生器100的出口112 每個皆面向支撐基板236的基板支座234。
二氧化碳雪產生器222的內表面226界定從第二流動通道228的第一流動面積240到第二流動通道228的第二流動面積242的收縮部238，使得該第二流動面積小於第一流動面積240。第二流動通道228可以接收來自加壓二氧化碳源244的液態或氣態二氧化碳。當來自加壓二氧化碳源244的二氧化碳流動擴張到收縮部238的下游時，至少一部分的二氧化碳流動可以固化成為固態二氧化碳顆粒246。
反應物種產生器100的入口110可以接收來自加壓流體供應248的供應流體。加壓流體供應248可以包括反應物供應250，反應物供應250提供的化學物種例如雙原子氫、雙原子氧、雙原子氫和雙原子氧之組合、或其他本技術領域中具有通常知識之人士習知的化學物種，以在電漿中產生反應物種。另外，加壓流體供應248還可以包括提供惰性流體的惰性載體供應252，該惰性流體例如氬氣、氦氣、氬氣和氦氣之組合、或其他本技術領域中具有通常知識之人士習知的惰性流體。加壓流體供應248可以包括壓力容器、管道、泵、閥、儀表、上述組件之組合、或其他本技術領域中具有通常知識之人士習知的流體供應組件。
反應物種產生器100的縱軸254可以相對於基板支座234的表面235傾斜第一角度256。二氧化碳雪產生器222的縱軸258可以相對於基板支座的表面235傾斜第二角度260。依據本揭示案的一個態樣，第一角度256相對於平面262在第二角度260的對側，平面262垂直於基板支座234的表 面235。
基板乾洗系統還可以包括控制器270，控制器270可以操作地耦接到加壓二氧化碳源244、加壓流體供應248、電源138、或上述的組合。控制器270可被設置成選擇性地容許來自加壓二氧化碳源244的二氧化碳進入該二氧化碳雪產生器的第二流動通道228、選擇性地容許來自加壓流體供應248的氣體進入第一流動通道108、或上述之組合。此外，控制器270可被設置來選擇性地經由電源138提供能量到第一電極104和第二電極106之間的電場。
在本揭示案的一個態樣中，進一步設置控制器270來脈衝化來自加壓二氧化碳源244的二氧化碳流動、脈衝化來自加壓流體供應248的流體流動、或上述之組合。在本揭示案的另一個態樣中，控制器適時地將來自加壓二氧化碳源244的流動脈衝與來自加壓流體供應248的流動脈衝重疊。在本揭示案的又另一個態樣中，控制器適時地將來自加壓二氧化碳源244的流動脈衝與來自加壓流體供應248的流動脈衝分離。
因此，反應物種和二氧化碳雪顆粒皆可局部清洗基板236。二氧化碳雪和含有反應物種的射流皆可以同時對準基板上的相同位置，以促進有機和無機汙染物同時去除，或者二氧化碳雪和含有反應物種的射流皆可被配置來隨著裝備掃描基板而依序操作。前者配置可以藉由將二氧化碳雪昇華來控制被清洗基板上局部位置的溫度，從而避免更高溫反應物種射流蒸發或氧化，而後者可用於更快地氣化或揮發汙染 物，特別是有機汙染物。
將理解的是，離開反應物種產生器的電漿區134的解離物種將包括帶電的物種，而且該帶電的物種將會依據動力學碰撞速率在從電漿區134到基板236的飛行期間被其他原子或分子中和。此外，將理解的是，解離的反應物種可以與其他物種重組，以依據動力學碰撞速率在從電漿區134到基板236的飛行期間與其他原子或分子形成反應性較低的物種。
依據本揭示案之一態樣，將入射在基板236上的帶電反應物種量和入射在基板236上的重組反應物種量最小化，或同時藉由調整從電漿區134到基板236的飛行時間來最適化入射在基板236上的帶電反應物種量和入射在基板236上的重組反應物種量，以實現汙染物272所需的氣化速率。將理解的是，從電漿區134到基板236的飛行時間可以由控制器270藉由調整從電漿區134出口到基板236的距離274、藉由調節通過第一流動通道108的總體積流動速率、或上述之組合而進行控制。
第9圖為依據本揭示案之另一個態樣的基板乾洗系統220之示意圖。在第9圖中，在二氧化碳雪產生器222的縱軸258與基板236表面或基板支座234的表面235之間的第二角度260為約90度。此種二氧化碳雪產生器222和基板236之間的直角可以有利地促進從基板236界定的溝槽或凹部276特徵去除汙染物272。
此外，反應物種產生器100可在具有組件平行於基 板表面的角度提供反應流體射流或惰性流體射流，以在汙染物272被二氧化碳雪顆粒流逐出後輸送汙染物272離開溝槽276。另外，發射自二氧化碳雪產生器222之出口232的流體278之射流可以被發射自反應物種產生器100之出口112的流體280之射流夾帶。
因此，反應物種產生器100和二氧化碳雪產生器222的位置可以偏移，並且可以施加從惰性載體供應取得的惰性氣體，而在基板236的表面、基板236上的汙染物272或上述之組合上提供拖曳力。此種配置可以是有利的，其中二氧化碳雪可以有利地指向大致上垂直於基板表面的方向，以從溝槽和凹部的底部去除汙染物，而避免遮蔽效應。然後可以藉由反應物種產生器的氣流280從側面施加在汙染物顆粒272上的拖曳力將從溝槽/凹部276脫落的汙染物顆粒272帶離基板236。
第10圖為依據本揭示案之另一個態樣的基板乾洗設備300之示意圖，其中二氧化碳雪產生器222和反應物種產生器100被結合於裝備中。
第一管道102中界定第一流動通道108。第一流動通道108可以與反應物供應250、惰性載體供應252或上述之組合流體連通，並且該第一流動通道與出口112流體連通。第二管道224中界定第二流動通道228。第二流動通道228可以與加壓二氧化碳源244或出口孔232流體連通。依據本揭示案的一個態樣，出口孔232的流動面積界定了收縮流動面積，該收縮流動面積產生二氧化碳流動的壓降或膨脹效果。
第二管道224可以包括作為第一電極104的導電材料。在本揭示案的一個態樣中，第二管道224是由導電材料所製成。在本揭示案的另一個態樣中，第二管道224包括導電材料的塗層。第一電極104可以由內部構件120所包圍。另外，如前面所討論的低熔點金屬142可以填充第一電極104和內部構件120之間的間隙。第一電極104和內部構件120之間的間隙可以界定包含低熔點金屬142的容器。內部構件120可以有利地由具有高耐氧化性和耐高溫性的材料所製成，例如石英或藍寶石。內部構件120、第一電極104或內部構件120和第一電極104的組合可以界定壁302，壁302分隔第一流動通道108和第二流動通道228。
在本揭示案的一個態樣中，第二流動通道228位在第一流動通道108內。在本揭示案的另一個態樣中，第一流動通道108具有環形的橫截面。在本揭示案的又另一個態樣中，第一流動通道108具有平面或直線形的橫截面，該橫截面平直地凸出進入或凸出於第10圖中圖示的頁面。在本揭示案的又另一個態樣中，基板乾洗設備300可以具有軸對稱的配置，其中第一管道的縱軸304與第二管道的縱軸306大致上是共線的。
依據第10圖中圖示的組合二氧化碳和反應物種源之緊密設計，第一電極104可以是毛細管，該毛細管由於流體橫跨出口孔232膨脹或壓降的結果而產生二氧化碳固體顆粒。這些高速顆粒可以具有足夠高的動量，以物理性去除基板的有機和無機汙染物。因為二氧化碳射流由於通過次音速 或超音速孔膨脹的結果而被狹窄地準直，故離開反應物種產生器100之出口112的反應物種可以被夾帶進入二氧化碳射流，例如藉由伯努利效應(Bernoulli Effect)，從而也準直了包括反應物種的射流。此外，可以藉由二氧化碳雪在前往目標基板的流動路徑中部分昇華而冷卻反應物種。冷卻的反應物種氣體可以有助於防止不良地加熱目標基板。這可能只有對於限制在某些基板上的熱損傷或其他物理損傷是理想的，而且對於其他的基板可能是必須的要求。
現在參照第11-16圖，將理解的是，第11圖為依據本揭示案之一態樣包括發散出口噴嘴310的基板乾洗設備300之示意圖；第12圖為依據本揭示案之一態樣包括具有複數個出口孔312的出口噴嘴的基板乾洗設備300之示意圖；第13圖為依據本揭示案之一態樣包括收縮出口噴嘴314的基板乾洗設備300之示意圖；第14圖為依據本揭示案之一態樣包括面積縮小的出口噴嘴316的基板乾洗設備300之示意圖；第15圖為依據本揭示案之一態樣包括毛細管出口管318的基板乾洗設備300之示意圖；第16圖為依據本揭示案之一態樣包括收縮-發散出口噴嘴320的基板乾洗設備300之示意圖。
第11-16圖圖示不同的端蓋或出口噴嘴設計，該等設計可以被用來訂製含有二氧化碳雪或團簇的流體射流，並作為例如第10圖中圖示的緊密設備之一部分。然而，將理解的是，可以將第11-16圖中圖示的出口噴嘴應用於任何的二氧化碳雪產生器出口。
擴大的孔口設計可以有利地提供二氧化碳的超音速射流，而直孔的設計可以產生次音速射流，而且可能會更易於製造。可以將多孔噴嘴使用於需要高通量的情況，並且毛細管末端可以提供使基板236在設備的縱軸和基板236的表面之間以各種角度靠近來源的手段。對於某些應用，含有反應物種的集中射流可能是理想的，並且其他的應用可能會受益於擴散或發散的射流。在其他的情況下，可以使用收縮和發散的噴嘴來產生超音速射流。
也可以將二氧化碳雪產生器222使用於有利地產生包括二氧化碳團簇的射流，該二氧化碳團簇和雪相比具有較小的尺寸和較高的速度，其中動量較大的顆粒是需要的。二氧化碳團簇清洗的應用包括去除更容易受到損傷的高堆積密度及/或大深寬比特徵(如前所述)之缺陷。
第17圖為依據本揭示案之另一個態樣的基板乾洗設備300之示意圖。如第17圖所圖示，藉由加熱清洗和惰性氣體(例如氮氣、氦氣、氮氣和氦氣之組合、或第一流動通道上游或第一流動通道內的其他惰性氣體)，第一流動通道108可以發揮作為加熱套的功能，甚至是在電漿區134不通電時。可以藉由位於加壓流體供應248下游的加熱器340實現惰性氣體加熱。此外，控制器270可以經由加熱電源342操作地耦接到加熱器340，以控制溫度、來自加壓流體供應248的氣體流動速率或上述兩者，從而控制生成的二氧化碳團簇之大小。
在本實施例中，可以在一個時間使用一個二氧化碳 雪清洗或電漿或組合使用二氧化碳雪清洗和電漿。因此，該設備可以包括接通/斷開設備的每個部分的工具。設定的參數(氣體流量、功率、壓力等)可能會有所不同，取決於每個部分對另一部分的影響，也可以取決於製程、基板及/或應用。
考量將本發明應用於氣化清洗光罩表面的薄膜黏著劑殘餘物的使用實例。許多相同的考量可適用於下一代微影遮罩(包括極紫外線和奈米壓印微影遮罩)和其他類型的汙染、基板以及用於晶圓微影和非微影應用的材料。
在金屬薄膜在光罩上的情況下，由於氧電漿與該金屬薄膜的潛在反應，氧電漿可能不是理想的。在這種情況下，目標基板材料的不相容性對於反應氣體的選擇是一個決定性因素。然而，單原子氫作為反應物種是與基板相容的，並且對於黏著劑殘餘物的氣化可以是有效的。石英內管和外管材料與氫電漿是相容的，因此可以被使用於如前面所述的內管和外管。
在使用於清洗之前評估電漿源的潔淨度可以是有益的。這樣的評估可以用來驗證電漿源為超潔淨的，並且將不會添加顆粒或缺陷於基板。在光罩清洗的情況下，假使反應清洗步驟是光罩最終清洗步驟中之一者，則超潔淨的反應物種來源是特別重要的。在這種情況下，電漿源潔淨度的驗證會是必須的。添加者檢查可以藉由在應用反應物種產生器100之前和之後一段時間檢視潔淨基板(對反應物種為惰性的)然後計數添加的任何缺陷來進行。舉例而言，將使用大氣壓氫電漿的最壞情況應用於潔淨矽晶圓持續約18.5分鐘。第18 圖中的結果顯示全體的團簇缺陷計數保持恆定在126個(第18A圖)，但添加了24個缺陷並去除了24個缺陷。這說明了由電漿產生的超潔淨大氣壓氫反應物種被實現和驗證了。
二氧化碳雪清洗對於去除薄膜黏著劑(也稱為薄膜膠)殘餘物有許多優點，包括在二氧化碳昇華後不會在基板上留下任何殘餘物的二氧化碳惰性，與濕式清洗方法相反。另一方面，可能需要調整物理清洗製程，以避免損壞附近的結構。由於主要的特徵尺寸逐漸縮小到個位數的奈米尺寸，光罩結構的堆積密度和深寬比增加了，而且避免損壞這些主動結構的動機甚至變得更強大。此外，需要將被逐出的汙染物經由x-y光柵以二氧化碳噴霧掃描整個基板而從基板去除。二氧化碳低溫清洗已被證明在下至先進光學遮罩上的50nm可印性規格的生產環境中是無添加者的。
第19圖呈現光學輪廓計量測結果，該量測結果顯示在遮罩毯覆上藉由二氧化碳雪以5毫米/秒的掃描速率使用多達16次掃描去除薄膜黏著劑軌跡，該遮罩毯覆在晶圓微影過程中未曾曝露於紫外光。獲得92-98.2%的相對薄膜黏著劑殘餘物體積去除效率。這表示單獨二氧化碳即可去除大量的黏著劑殘餘物，但它可能無法去除所有使用於薄膜黏著劑的有機化合物。
黏著劑通常含有複雜的有機/無機化合物。在一些實施例中，評估反應物種與目標材料的相容性可能也是需要的。大氣壓氧電漿產生的反應物種無法用於具有金屬薄膜的光學遮罩，但大氣壓氫電漿產生的反應物種則可以用於具有 金屬薄膜的光學遮罩。
使SEBS黏著劑薄膜膠殘餘物軌跡接受大氣壓氫電漿產生的反應物種處理，以檢查大氣壓氫電漿產生的反應物種之去除能力。第20圖呈現在反應物種清洗之前和之後的照片，展示貼附薄膜的圖案化光學遮罩上的黏著劑軌跡之去除，該薄膜已經接收多次生產環境中的紫外光曝光。在這種情況下完全去除薄膜需要5mm/s的16次掃描，與用於第19圖的二氧化碳之製程條件類似。第19圖和第20圖的薄膜黏著劑類型是不相同的，但係圖示為說明性實例。
使用在電漿中產生的氫反應物種去除光罩薄膜黏著劑的簡化模型可以假設此製程之限制步驟完全是碳/烴的氣化，而沒有破壞鍵結及/或形成揮發性氧化物和氮化物。碳與石墨的氫原子之詳細氣化已被使用調製分子束質譜儀和掃描穿隧顯微鏡來研究。氫原子在石墨之棱柱平面上的反應可能性ε H 隨著溫度在80℉到800℉(300K到700K)的興趣範圍中慢慢地降低，如第21圖所圖示。
氰基丙烯酸酯C2H5NO2的碳去除速率r可以表示為
其中 s 為目標基板上的光束面積，η H2 為分子氫在電漿中的解離可能性，以及 f H 為氫原子撞擊目標基板的流動速率。常數14來自於最終產物的平衡，假定最終產物為CO2、 CH4以及NH3。對於1slm的流動速率和8mm的射流直徑，電漿中有30%的氫解離，黏著劑薄膜的氣化速率範圍介於50至100nm/s。因此，預期使用氫電漿產生的反應物種可以以可用的製程速率產生合理的、薄膜黏著劑之許多組分的去除速率。實驗觀察到的薄膜黏著劑之去除速率係在與理論所預測的相同等級上。
如以上所說明的，去除光罩表面的薄膜黏著劑較佳可以使用氫大氣壓電漿產生的反應物種或CO2低溫清洗或甚至CO2低溫清洗與氫電漿產生的反應物種之組合來進行。舉例而言，CO2低溫清洗可以去除大部分的薄膜黏著劑，而氫反應物種可以在產量增加時用來去除殘留的黏著劑殘餘物。或者，可以先使用氫反應物種來使大部分的黏著劑殘餘物揮發，然後可以使用CO2低溫清洗來去除留下的殘餘小體積殘餘物。這導致工具平台上除了最小化殘餘物彈回/再沉積於遮罩上之外有較少的殘餘物管理。這些氫反應物種或CO2低溫清洗技術中的任何一者都可以被獨立使用，但每小時清洗的基板數量減少。
從大氣壓電漿源發射的反應氣體物種大多可在到達目標之前被中和，這是由於在接近大氣壓力時碰撞速率高的事實。舉例而言，氧原子在1大氣壓和室溫下的平均自由路徑約為6×10-4mm。然而，若擔心的話，可以藉由X射線源、藉由施加偏壓以減輕可能的靜電放電(ESD)損壞或其他的電荷中和方法來中和剩餘量的離子。
大氣壓電漿中的離子具有低的、接近環境熱能量的 能量。與低壓下的對流離子輔助蝕刻不同，大氣壓電漿中的離子不會損傷基板或展現對有機材料去除速率的敏感度。另一方面，目標表面的溫度可能會影響去除製程的速率。在許多情況下，反應速率隨著表面溫度提高。然而，就碳的氣化方面而言，在吸附的氫原子重組成分子(其結束脫附)與氣化形成CH4之間有競爭性。在本系統中，如第22圖中所圖示，由於單原子氫變成雙原子氫的重組增加，故氣化速率隨著溫度降低。這說明控制反應氣體濃度的原因之一可能是對於最佳化所揭示的清洗製程是理想的。
除了薄膜膠殘餘物之外，目前使用於微影和下一代微影的遮罩可能會被環境來源、製造製程以及微影晶圓處理中的正常使用汙染。本揭示案的各種態樣較佳可被使用於清洗遮罩，該遮罩具有來自一或多個來源的汙染物。舉例而言，氫反應物種或CO2低溫清洗或CO2低溫清洗與氫反應物種的組合除了薄膜黏著劑殘餘物局部以外可以被使用於遮罩區域，這可以包括薄膜膠區域內部的區域，該區域包括主動區及/或遮罩的背側。所揭示的設備和方法也可以用來處理薄膜膠區域之外的區域，以去除可能影響遮罩在其他裝備上對準的汙染物。處理薄膜膠區域及/或遮罩背側之外的區域也可以在有或沒有薄膜附著於遮罩基板下進行。
下一代的微影遮罩(包括極紫外線和奈米壓印微影遮罩)在使用現有的清洗技術中也有類似的材料降解問題，而且也受到多種類型的汙染影響。本發明的各種態樣在清洗這些遮罩基板中可以是有益的。作為另一個實例，較佳可以 使用超潔淨電漿產生的反應物種及/或CO2雪清洗來完成極紫外線遮罩清洗。
對於極紫外線遮罩技術，主要的汙染源是氧化和碳汙染層堆積。由於殘餘含碳分子在極紫外線曝光工具中的光子及/或電子增強解離，必須解決碳的汙染(處於薄膜或顆粒的形式)。由碳(和其他)汙染造成的CD和反射率變化會影響遮罩的可印刷特性。碳對13.5nm波長極紫外線輻射的極高吸收使得汙染層成為重大的光損耗源。
如同薄膜膠去除的情況中所討論的，極紫外線基板碳汙染的去除較佳可以使用氫大氣壓電漿或CO2低溫清洗或CO2低溫清洗與氫反應物種的組合來進行。假使觀察到遮罩材料或性質在曝露於反應物種下產生改變，則可以使用替代的、電漿產生的反應物種。舉例而言，假使吸收劑材料與這些電漿物種相容，則可以使用氧或其他電漿。如上所述的氫反應物種可以有效地氣化碳汙染膜或顆粒形式。或者，可以使用CO2低溫清洗來優先清洗處於顆粒形式的碳汙染。可以提供CO2低溫清洗與超潔淨反應物種產生器的組合用於清洗處於膜、顆粒或其他形式的有機和無機汙染，以清洗在局部或整個極紫外線遮罩基板上的多種類型汙染。
對於奈米壓印微影遮罩技術，汙染可能包括環境產生的顆粒以及製造後殘留的殘餘物，與光學光罩的汙染問題類似。至於光罩汙染的清洗，可以使用反應物種清洗或CO2低溫清洗或CO2低溫清洗與反應物種的組合將所揭示的設備和方法應用於清洗汙染物。不像其他的遮罩，奈米壓印微影 遮罩有可能在使用於生產之後被殘留在遮罩上的抗蝕劑殘餘物以及其他的汙染物汙染。抗蝕劑殘餘物可能含有有機物種，因此，可以使用超潔淨電漿優先清洗抗蝕劑殘餘物。在所有石英奈米壓印微影遮罩的情況中，氧反應物種相較於其他的種類可能是較佳的，因為石英表面應該不會受到氧反應物種影響，而且有機汙染物的去除速率可能會大於其他的反應物種。
所揭示的設備和方法提供了優於傳統方法的優點，如接下來所描述的。
本揭示案的各種態樣可以提供較優良的清洗，甚至對於持續時間延長的應用亦可。申請人已經發現到，本揭示案的各種態樣可以有利地在16分鐘的清洗曝露之後清洗基板到具有下至80nm的零添加顆粒。
本揭示案的各種態樣可以提供不損壞基板的清洗設備和方法。申請人已經發現到，本揭示案的各種態樣能夠選擇不與基板(例如遮罩、晶圓等)反應的反應物種，並且組合最佳的製程條件，特別是有關避免極紫外線遮罩的光學和反射率變化造成的傳輸損耗。舉例而言，使用氫反應物種的最適化製程條件可以有效地清洗，同時避免由鉻、釕、矽及類似者製成的光學遮罩和極紫外線遮罩上的遮罩基板降解問題。
本揭示案的各種態樣可以提供選擇性的去除能力，其中選擇反應物種來選擇性地攻擊基板(例如遮罩、晶圓等)上的殘餘物類型，但不與基板反應。因此，視基板和需要被 去除的殘餘物類型而定，可以應用氧或氫反應物種或氧和氫反應物種的組合。
本揭示案的各種態樣可以提供局部的去除能力，使得反應物種可以被施加於非常小的基板區域，並因而不會影響基板上的剩餘區域或某些特定位置。局部的去除能力提供的優點優於基於真空的系統(像是電漿灰化，其中整個基板皆處於電漿中)。依據本揭示案的各種態樣，也可以藉由光柵掃描基板或藉由採用發散端連接來施加反應物種遍及整個基板區域而清洗整個基板。
本揭示案的各種態樣可以提供改良的清洗效率。舉例而言，本文所揭示的整合反應物種和低溫二氧化碳的清洗設備和方法可以產生組合的化學和物理去除，化學和物理去除兩者皆為乾式製程，因此可以提供優於任一單獨進行的技術的改良清洗效率。視應用而定，單獨CO2可以優先去除無機的缺陷，而電漿產生的反應物種可以優先去除有機的缺陷，因此，組合的作用可以將這兩種常見類型的汙染物皆去除。
本揭示案的各種態樣可以提供解離速率較高的反應物種。設計反應物種產生器，使得大多數的分子物種被解離或提升到激發或揮發的狀態。確實，最小化電極之間的距離、避免空氣間隙以及最適化反應氣體與載體的比例可以產生提高清洗效率的作用。
本揭示案的各種態樣可以有助於避免加速的或帶電的物種。確實，在電漿區134和基板之間提供足夠的飛行時 間有助於中和可能會對目標基板上的結構/特徵造成物理損壞的離子或帶電物種。
本揭示案的各種態樣可以有助於最少化基板上的殘餘物，而可以產生較潔淨的工具和基板，同時去除大量的殘餘物。先將反應物種製程使用於大體積的汙染(像是光學遮罩上的薄膜黏著劑殘餘物)導致大部分的殘餘物揮發。然後，應用低溫CO2顆粒可以導致反應物種清洗後剩餘的較小體積殘餘物去除。因此，電漿後接續CO2的組合可以最少化殘餘物反彈或再沉積於遮罩或晶圓基板的敏感圖案化區域上。
本揭示案的各種態樣可以提供改良的電漿穩定性。確實，填充陰極和陽極兩者周圍的間隙減少了由於空氣間隙產生的電弧，從而改良電漿穩定性，並產生清洗所需的無顆粒反應物種流體。
本揭示案的各種態樣可以提供改良的基板溫度控制。可以控制入射在基板上的反應物種射流之溫度，以在處理過程中最小化基板上的熱負荷。因此，具有對高溫敏感的特徵之基板可以被安全地處理而沒有損傷。
本揭示案的各種態樣可以提供在基板清洗製程中用於客製化流體射流使用的選擇。可以使用不同類型的出口噴嘴連接件(例如毛細管、多個孔、收縮孔、發散孔、直路孔)實現的、基於應用可調整的射流大小、形狀以及通量可以與基於應用需求改變的尺寸一起使用。
本揭示案的各種態樣可以提供簡化的工具管理。舉例而言，不存在真空需求因此不需要對系統抽氣和排氣可以 最少化汙染管理的問題。
本揭示案的各種態樣可以提供降低的擁有成本。確實，製程條件的最適化可以減少反應氣體的消耗並減少殘餘物管理的負擔，並且不會影響清洗效率，從而產生較低的擁有成本。
本揭示案的各種態樣可以清洗各種類型的缺陷，而不限於薄膜黏著劑殘餘物、濕式清洗後的化學殘餘物、碳汙染或漸進式缺陷。確實，反應物種和二氧化碳顆粒的組合可以去除遍及新的或擴展的有機和無機顆粒範圍中的汙染物，這在以前是不可能的。實例包括薄膜黏著劑殘餘物、化學殘餘物以及濕式清洗製程留下的添加者、來自其他製程工具的添加者、來源不明的外來材料、來自工具的碳汙染、光引發的碳沉積、漸進式缺陷或霾。
本揭示案的各種態樣可以提供最少化的有害副產物。確實，可以選擇反應物種(例如H2、NH3)來減少有害的副產物，像是臭氧(例如當使用活性氧作為反應物種時)。另外，減少反應氣體消耗產生較少量的副產物，並最少化延長的處理時間和安全問題。
本揭示案的各種態樣可以提供基於低溫二氧化碳團簇的基板清洗，該基板具有非常小的、需要從平面或溝槽去除的汙染物。可以將二氧化碳雪的尺寸縮小到10-50nm大小的團簇，以去除在該相應尺寸範圍內的缺陷。低溫二氧化碳顆粒尺寸的可調整性有助於從溝槽底部、接觸孔以及尺寸相稱的特徵去除顆粒。此技術打開了較小特徵以及尺寸更小的 缺陷(包括面積大但體積小(平面或二維)的缺陷)之清洗容許度。
本揭示案的各種態樣可以提供與其他清洗技術簡易的整合。結合超潔淨大氣壓反應物種和低溫二氧化碳氣溶膠清洗的設備和方法之簡單設計簡化了與其他互補清洗技術(例如濕式清洗/超音波噴嘴噴霧、雷射衝擊清洗、頻率輔助清洗以及任何其他整體/局部可應用的清洗)的整合。
本發明的許多特徵和優點從詳細的說明書來看是顯而易見的，因此，所附申請專利範圍意圖涵蓋本發明的所有這些特徵和優點，該等特徵和優點亦落入本發明的真實精神和範圍內。此外，由於許多的修改和變化將可容易地被本技術領域中具有通常知識者想到，故不希望將本發明限制於圖示和描述的具體結構和操作，因此，所有適當的修改和等同物皆可訴諸於本發明之範圍內。

Claims (26)

  1. 一種基板乾洗設備，包含：一第一管道，該第一管道中界定一第一流動通道，該第一管道進一步界定一第一出口孔，該第一出口孔與該第一流動通道流體連通；一第一電極，位於一容器中；一第二電極，面向該第一電極，該第一流動通道位於該第一電極和該第二電極之間；以及一金屬，包括銦，鉛，鉍或其組合，該金屬填充一間隙，該間隙介於該第一電極和該容器之間。
  2. 如請求項1所述之基板乾洗設備，其中該金屬為一鉛鉍共晶。
  3. 如請求項1所述之基板乾洗設備，其中該容器包括石英。
  4. 如請求項1所述之基板乾洗設備，其中該第一管道包括一高溫陶瓷，該高溫陶瓷選自於由石英以及藍寶石所組成之群組。
  5. 如請求項1所述之基板乾洗設備，進一步包含一第二管道，該第二管道中界定一第二流動通道，該第二流動通道界定一第二出口孔，該第二出口孔與該第二流動通道流體連接，該第二管道之一內表面沿著朝向該第二出口孔的一流動 方向界定從一第一流動面積到一第二流動面積的一收縮部，該第一流動面積係大於該第二流動面積。
  6. 如請求項5所述之基板乾洗設備，其中該第二流動通道藉由一壁與該第一流動通道分隔。
  7. 如請求項6所述之基板乾洗設備，其中該壁包括該第二管道之至少一部分。
  8. 如請求項6所述之基板乾洗設備，其中該壁包括該第一管道之至少一部分。
  9. 如請求項5所述之基板乾洗設備，其中該第二管道係至少部分位於該第一管道內，並且該第二管道係與該第一管道同軸配置。
  10. 一種基板乾洗系統，包含：一基板支座；以及一反應物種產生器，包括一第一管道，該第一管道界定一第一流動通道，該第一流動通道延伸至該第一管道之一出口，該第一管道之該出口面向該基板支座，一第一電極，位於一容器中，一金屬，包括銦，鉛，鉍或其組合，該金屬填充一間隙， 該間隙介於該第一電極和該容器之間，一第二電極，面向該第一電極，該第一流動通道位於該第一電極和該第二電極之間，一第一惰性壁，位於該第一電極和該第一流動通道之間，及一第二惰性壁，位於該第二電極和該第一流動通道之間。
  11. 如請求項10所述之基板乾洗系統，進一步包含一二氧化碳雪產生器，該二氧化碳雪產生器包括一第二管道，該第二管道界定一第二流動通道，該第二流動通道延伸至該第二管道之一出口，該第二管道之該出口面向該基板支座，該第二管道之一內表面沿著朝向該第二管道之該出口的一流動方向界定從一第一流動面積到一第二流動面積的一收縮部，該第一流動面積係大於該第二流動面積。
  12. 如請求項11所述之基板乾洗系統，其中該二氧化碳雪產生器之一縱軸係大致上垂直於該基板支座之一表面。
  13. 如請求項11所述之基板乾洗系統，其中該反應物種產生器之一縱軸係相對於一平面傾斜一第一角度，該平面垂直於該基板支座之一表面，以及其中該二氧化碳雪產生器之一縱軸係相對於該平面傾斜一第二角度，該平面垂直於該基板支座之該表面，該第一角度係相對於該平面在該第二角度之對側，該平面垂直於該基 板支座之該表面。
  14. 如請求項11所述之基板乾洗系統，其中該第一流動通道具有一環形橫截面，以及該第二流動通道係同軸地位於該第一流動通道內。
  15. 如請求項11所述之基板乾洗系統，進一步包含一控制器，該控制器設以選擇性地容許來自一加壓二氧化碳源的二氧化碳進入該第二流動通道，以及選擇性地容許來自一加壓氣體源的一氣體進入該第一流動通道。
  16. 一種清洗一基板的方法，包含以下步驟：輸送一第一流體至一反應物種產生器之一流動路徑，該第一流體含有至少一反應前驅物；將一第一電極設置在一容器中；以包括銦，鉛，鉍或其組合的一金屬填充在介於該第一電極和該容器之間的一間隙；藉由施加一交流電位橫跨一對電極，以該第一電極產生一電場通過該反應物種產生器之一第一惰性壁、該反應物種產生器之該流動路徑以及該反應物種產生器之一第二惰性壁，該第一惰性壁及該第二惰性壁至少部分地界定該反應物種產生器之該流動路徑，該第一惰性壁面向該第二惰性壁； 回應該電場將該至少一反應前驅物解離成至少一反應物種；以及使該至少一反應物種撞擊一基板。
  17. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：輸送一第二流體至一二氧化碳雪產生器之一流動路徑，該第二流體含有二氧化碳；藉由使該第二流體膨脹而產生固體二氧化碳顆粒；以及以該固體二氧化碳顆粒撞擊該基板之表面。
  18. 如請求項17所述之方法，進一步包含以下步驟：夾帶該第一流體進入該第二流體。
  19. 如請求項17所述之方法，進一步包含以下步驟：脈衝化該第二流體之一流動。
  20. 如請求項17所述之方法，進一步包含以下步驟：藉由調整該第二流體之一流動而調整該固體二氧化碳顆粒之一尺寸。
  21. 如請求項17所述之方法，進一步包含以下步驟：輸送一第三流體至該反應物種產生器之該流動路徑，該第三流體包括一惰性氣體；以及藉由調整一加熱器之一功率而調整該固體二氧化碳顆粒 之一尺寸，該加熱器與該第三流體之一流動流體連通。
  22. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：藉由使該至少一反應物種與該基板上之一有機污染物反應而氣化該有機污染物。
  23. 如請求項17所述之方法，進一步包含以下步驟：藉由以該固體二氧化碳顆粒撞擊一污染物而使該污染物從該基板脫落。
  24. 如請求項16所述之方法，其中該第一惰性壁和該第二惰性壁係由一高溫陶瓷所製成，該高溫陶瓷選自於由石英以及藍寶石所組成之群組。
  25. 如請求項16所述之方法，其中該至少一反應前驅物包括一物種，該物種選自於由二原子氧以及二原子氫所組成之群組。
  26. 如請求項16所述之方法，其中該至少一反應物種包括一物種，該物種選自於由單原子氧以及單原子氫所組成之群組。
TW102117589A 2012-05-18 2013-05-17 汙染物移除設備及方法 TWI632002B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261649012P 2012-05-18 2012-05-18
US61/649,012 2012-05-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201400205A TW201400205A (zh) 2014-01-01
TWI632002B true TWI632002B (zh) 2018-08-11

Family

ID=49580276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102117589A TWI632002B (zh) 2012-05-18 2013-05-17 汙染物移除設備及方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10245623B2 (zh)
JP (1) JP6336439B2 (zh)
KR (1) KR102139391B1 (zh)
DE (1) DE112013002561T5 (zh)
TW (1) TWI632002B (zh)
WO (1) WO2013173578A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI828021B (zh) * 2020-12-22 2024-01-01 德商卡爾蔡司Ｓｍｔ有限公司 用於修復微影光罩缺陷之方法和裝置以及執行修復微影光罩缺陷的方法之電腦程式載體

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201308425A (zh) * 2011-08-05 2013-02-16 Tian-Xing Huang 光罩淨化裝置及光罩淨化方法
US10625280B2 (en) * 2014-10-06 2020-04-21 Tel Fsi, Inc. Apparatus for spraying cryogenic fluids
US10014191B2 (en) 2014-10-06 2018-07-03 Tel Fsi, Inc. Systems and methods for treating substrates with cryogenic fluid mixtures
US10020217B2 (en) 2014-10-06 2018-07-10 Tel Fsi, Inc. Systems and methods for treating substrates with cryogenic fluid mixtures
CN104368556B (zh) * 2014-11-25 2016-06-29 齐斌 多用途水洗净化机
US10672592B2 (en) 2015-01-22 2020-06-02 Chia Sern CHAN Non-thermal soft plasma cleaning
KR101779488B1 (ko) 2015-06-30 2017-09-19 주식회사 아이엠티 마이크로 이산화탄소 스노우 세정장치
JP6603678B2 (ja) 2016-02-26 2019-11-06 キヤノン株式会社 インプリント装置およびその動作方法ならびに物品製造方法
WO2017145924A1 (ja) * 2016-02-26 2017-08-31 キヤノン株式会社 インプリント装置およびその動作方法ならびに物品製造方法
CN105652588B (zh) * 2016-03-21 2020-04-24 京东方科技集团股份有限公司 一种掩膜板清洗系统
JP6744618B2 (ja) * 2016-04-19 2020-08-19 不二越機械工業株式会社 ノズルおよびワーク研磨装置
US10520805B2 (en) * 2016-07-29 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. System and method for localized EUV pellicle glue removal
JP2018032488A (ja) * 2016-08-23 2018-03-01 沖野　晃俊 プラズマ輸送方法およびプラズマ輸送装置
DE102017203351B4 (de) * 2017-03-01 2021-08-05 Süss Microtec Photomask Equipment Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Aufbringen eines mit UV-Strahlung beaufschlagten flüssigen Mediums auf ein Substrat
WO2018178856A1 (de) * 2017-03-29 2018-10-04 Seninck Nathalie Vorrichtung und verfahren zum entfernen einer schicht von einem substrat
US20180311707A1 (en) * 2017-05-01 2018-11-01 Lam Research Corporation In situ clean using high vapor pressure aerosols
US11239057B2 (en) * 2017-07-28 2022-02-01 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Showerhead and method for manufacturing the same
WO2019091708A1 (en) * 2017-11-07 2019-05-16 Asml Netherlands B.V. Apparatus and methods for cleaning
TWI673567B (zh) * 2018-02-13 2019-10-01 特銓股份有限公司 光罩靜電清潔設備以及光罩靜電清潔方法
WO2019162013A1 (en) * 2018-02-23 2019-08-29 Asml Netherlands B.V. Cleaning apparatus and methods of cleaning
EP3536434A1 (en) * 2018-03-06 2019-09-11 Newfrey LLC Protective gas mouthpiece and joining device for joining a stud to a workpiece comprising the same
US10719020B2 (en) * 2018-06-29 2020-07-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Droplet generator and method of servicing extreme ultraviolet radiation source apparatus
US10901327B2 (en) * 2018-12-20 2021-01-26 Canon Kabushiki Kaisha Automatic defect analyzer for nanoimprint lithography using image analysis
CN109761304A (zh) * 2019-03-05 2019-05-17 成都科衡环保技术有限公司 用于水处理的微波等离子体发生模块、反应器及其应用
JP6871556B2 (ja) * 2019-12-02 2021-05-12 アルファ株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマトーチ
KR20210084931A (ko) 2019-12-30 2021-07-08 이상식 건강 진단 시스템
KR102335041B1 (ko) * 2020-04-17 2021-12-03 주식회사 바이오메카트로닉 드라이아이스 분무식 세정장치
JP7240362B2 (ja) * 2020-08-26 2023-03-15 川田工業株式会社 誘電体バリア放電リアクター
KR20220132731A (ko) 2021-03-23 2022-10-04 삼성전자주식회사 극자외선 광원 시스템의 컬렉터 세정 방법
US11803118B2 (en) 2021-04-12 2023-10-31 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for photomask processing
CN113859662B (zh) * 2021-10-18 2023-03-28 深圳爱梦科技有限公司 一种手机清洁贴膜一体机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060046482A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing using energized hydrogen gas and in combination with wet cleaning
US20060279222A1 (en) * 2000-08-23 2006-12-14 Jackson David P Dense fluid delivery apparatus
CN102242375A (zh) * 2010-05-05 2011-11-16 H·R·穆东 阳极的制备方法
WO2012058548A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 Rave N.P., Inc. Integrated substrate cleaning system and method

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2595150A (en) * 1949-03-31 1952-04-29 Rca Corp Cooling unit
US2816241A (en) * 1951-09-27 1957-12-10 Gen Electric Electron targets and means for and method of cooling the same
US4904362A (en) * 1987-07-24 1990-02-27 Miba Gleitlager Aktiengesellschaft Bar-shaped magnetron or sputter cathode arrangement
US4898058A (en) 1987-12-24 1990-02-06 Intel Corporation Apparatus for removing pellicles
GB8804859D0 (en) * 1988-03-01 1988-03-30 Ici Plc Electrode & construction thereof
US5147614A (en) * 1990-04-27 1992-09-15 Conrad Richard H Self-contained tubular corona cell for generating ozone
US5062898A (en) 1990-06-05 1991-11-05 Air Products And Chemicals, Inc. Surface cleaning using a cryogenic aerosol
US5967156A (en) 1994-11-07 1999-10-19 Krytek Corporation Processing a surface
US5961772A (en) * 1997-01-23 1999-10-05 The Regents Of The University Of California Atmospheric-pressure plasma jet
US5953107A (en) 1997-03-07 1999-09-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Mask pellicle remove tool
AU1111499A (en) * 1997-10-20 1999-05-10 Steve E. Babayan Deposition of coatings using an atmospheric pressure plasma jet
JP2000348848A (ja) * 1999-06-03 2000-12-15 Nomura Denshi Kogyo Kk 低温プラズマ発生装置
TW531801B (en) * 2000-11-14 2003-05-11 Sekisui Chemical Co Ltd Normal plasma processing method and processing device
US6573980B2 (en) 2001-07-26 2003-06-03 Micro Lithography, Inc. Removable optical pellicle
US20030157000A1 (en) 2002-02-15 2003-08-21 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Fluidized bed activated by excimer plasma and materials produced therefrom
US7157659B2 (en) * 2002-08-26 2007-01-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma processing method and apparatus
US7604240B2 (en) * 2002-09-16 2009-10-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Capillary seal for a burn chamber
ATE451823T1 (de) * 2003-01-31 2009-12-15 Dow Corning Ireland Ltd Plasmaerzeugungselektrodenbaugruppe
JP4233348B2 (ja) * 2003-02-24 2009-03-04 シャープ株式会社 プラズマプロセス装置
US7063819B2 (en) * 2003-03-21 2006-06-20 The Regents Of The University Of California Nonthermal plasma processor utilizing additive-gas injection and/or gas extraction
WO2004108984A1 (ja) 2003-06-06 2004-12-16 Konica Minolta Holdings, Inc. 薄膜形成方法および薄膜形成体
US7737382B2 (en) * 2004-04-01 2010-06-15 Lincoln Global, Inc. Device for processing welding wire
JP2006100031A (ja) 2004-09-28 2006-04-13 Nittetsu Mining Co Ltd 絶縁体被膜層担持電極を有する気体励起装置、及び気体励起方法
KR100603434B1 (ko) * 2004-12-30 2006-07-20 (주)프로닉스 플라즈마 세정장치
US20060156983A1 (en) 2005-01-19 2006-07-20 Surfx Technologies Llc Low temperature, atmospheric pressure plasma generation and applications
US7922979B2 (en) * 2005-03-28 2011-04-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Silent discharge plasma apparatus
KR20060116152A (ko) 2005-05-09 2006-11-14 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 오염이 적은 펠리클
US7651585B2 (en) * 2005-09-26 2010-01-26 Lam Research Corporation Apparatus for the removal of an edge polymer from a substrate and methods therefor
US7662253B2 (en) * 2005-09-27 2010-02-16 Lam Research Corporation Apparatus for the removal of a metal oxide from a substrate and methods therefor
US7691278B2 (en) * 2005-09-27 2010-04-06 Lam Research Corporation Apparatus for the removal of a fluorinated polymer from a substrate and methods therefor
JP4953255B2 (ja) 2006-02-13 2012-06-13 国立大学法人群馬大学 プラズマ発生装置用ノズル、プラズマ発生装置、プラズマ表面処理装置、プラズマ発生方法およびプラズマ表面処理方法
KR100725105B1 (ko) * 2006-07-12 2007-06-04 삼성전자주식회사 반도체 제조설비의 애플리케이터
US20090014423A1 (en) * 2007-07-10 2009-01-15 Xuegeng Li Concentric flow-through plasma reactor and methods therefor
US20080264441A1 (en) 2007-04-30 2008-10-30 Yoji Takagi Method for removing residuals from photomask
US8471170B2 (en) * 2007-07-10 2013-06-25 Innovalight, Inc. Methods and apparatus for the production of group IV nanoparticles in a flow-through plasma reactor
WO2010019722A2 (en) 2008-08-13 2010-02-18 Intermolecular, Inc. Combinatorial approach to the development of cleaning formulations for glue removal in semiconductor applications
US8002899B2 (en) 2008-09-30 2011-08-23 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for mask pellicle adhesive residue cleaning
US20110132543A1 (en) * 2009-12-09 2011-06-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Brush type plasma surface treatment apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060279222A1 (en) * 2000-08-23 2006-12-14 Jackson David P Dense fluid delivery apparatus
US20060046482A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing using energized hydrogen gas and in combination with wet cleaning
CN102242375A (zh) * 2010-05-05 2011-11-16 H·R·穆东 阳极的制备方法
WO2012058548A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 Rave N.P., Inc. Integrated substrate cleaning system and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI828021B (zh) * 2020-12-22 2024-01-01 德商卡爾蔡司Ｓｍｔ有限公司 用於修復微影光罩缺陷之方法和裝置以及執行修復微影光罩缺陷的方法之電腦程式載體

Also Published As

Publication number Publication date
US20130306101A1 (en) 2013-11-21
JP6336439B2 (ja) 2018-06-06
JP2015525464A (ja) 2015-09-03
WO2013173578A3 (en) 2014-01-23
US10245623B2 (en) 2019-04-02
KR102139391B1 (ko) 2020-07-30
DE112013002561T5 (de) 2015-02-19
US20170232483A1 (en) 2017-08-17
US11135626B2 (en) 2021-10-05
KR20150008914A (ko) 2015-01-23
TW201400205A (zh) 2014-01-01
WO2013173578A2 (en) 2013-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI632002B (zh) 汙染物移除設備及方法
US9837260B2 (en) Cleaning method, processing apparatus, and storage medium
US8382938B2 (en) Gate valve cleaning method and substrate processing system
US5350480A (en) Surface cleaning and conditioning using hot neutral gas beam array
US8569178B2 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
CN109402637B (zh) 差动泵送反应气体喷射器
JP4698024B2 (ja) 異方性エッチングのための方法と装置
US8062432B2 (en) Cleaning method for turbo molecular pump
US20070051471A1 (en) Methods and apparatus for stripping
US8216485B2 (en) Plasma etching method, plasma etching apparatus, control program and computer-readable storage medium
US20120279519A1 (en) Integrated Substrate Cleaning System and Method
US20120055506A1 (en) Substrate cleaning method
TWI508163B (zh) 高壓斜角蝕刻製程
US9818582B2 (en) Plasma processing method
WO2016148139A1 (ja) クリーニング方法、半導体装置の製造方法、プラズマ処理装置
US20060105683A1 (en) Nozzle design for generating fluid streams useful in the manufacture of microelectronic devices
JP2018006706A (ja) 被処理体を処理する方法
JPH09245716A (ja) 電子ビーム描画方法および描画装置およびこれを用いた半導体集積回路
WO2009036218A1 (en) Apparatus and method for cleaning wafer edge using energetic particle beams
JP5797156B2 (ja) 大気圧プラズマ処理装置および薄膜形成方法
KR102616691B1 (ko) 챔버 부품들을 제조하기 위한 방법
JP2011086886A (ja) 炭素汚染除去処理方法及び炭素汚染除去処理装置
TW201923934A (zh) 加工設備